Технология FDM лучше всего подходит для быстрого создания малобюджетных прототипов. В FDM-распечатках обычно видны линии слоев, поэтому, если требуется получить гладкую поверхность, постобработка очень важна. Некоторые методы постобработки могут также сделать распечатку более прочной за счет изменения степени ее упругих свойств, плотности, структурных и текстурных особенностей.

В данной статье мы обсудим наиболее распространенные методы постобработки при FDM.

Прошедшие постобработку FDM-распечатки (слева направо): холодная сварка, заполнение пустот, необработанная, зачищенная шкуркой, отполированная, покрашенная и покрытая эпоксидкой. фото 3dhubs.com

Удаление поддержек

Удаление подпорок - это обычно первый этап постобработки при любой технологии 3D-печати, в которой они применяются. В целом подпорки можно разделить на две категории: стандартные и растворимые. В отличие от других методов постобработки, которые обсуждаются в этой статье, удаление подпорок является обязательным и не приводит к улучшению качества поверхности.

Изначальная распечатка с подпорками, плохое удаление подпорок, хорошее удаление подпоро. фото 3dhubs.com

Удаление стандартных подпорок

Инструментарий

• Кусачки, острогубцы, щипцы
• Зубная щетка, кисточка

Процесс

Обычно подпорки отделяются от распечатки без проблем, а очистить от подпорочного материала труднодоступные места (такие как отверстия или каверны) можно с помощью старенькой зубной щетки. Правильное расположение опорных структур и корректная ориентация при печати могут существенно уменьшить негативное влияние подпорок на то, как распечатка будет выглядеть в итоге.

Плюсы

• Не меняет общую геометрию детали.
• Процесс очень быстрый.

Минусы

• Если от опорной структуры остаются излишки материала или отметины, точность и внешний вид распечатки страдают.

Удаление растворимых поддержек

Инструментарий

• Растворитель
• Ультразвуковой очиститель (опционально)

Процесс

Стандартные материалы растворимых подпорок удаляются с распечатки путем погружения ее в резервуар с соответствующим растворителем. Подпорки обычно печатаются:

• HIPS (обычно с ABS)
• PVA (обычно с PLA)

Стеклянная тара вроде банки для консервации отлично подойдет. Для обработки водой подойдет любой непористый сосуд. Для быстрого удаления подпорок с распечаток из HIPS/ABS потребуется раствор из равных долей Д-лимонена и изопропилового спирта. Многие другие материалы опорных структур, такие как PVA (с PLA) растворяются в обычной воде.

Профессиональные хитрости

Сократить время обработки раствором можно с помощью ультразвукового очистителя и заменой растворителя по мере его насыщения. Теплый (не горячий) раствор действует быстрее - подогрев пригодится, если нет очистителя.

Плюсы

• Допускается сложная геометрия, для которой стандартный метод удаления подпорок невозможен.
• Гладкая поверхность на местах крепления подпорок.

Минусы

• Неправильное растворение подпорок может привести к появлению обесцвеченных пятен и перекосам распечатки.
• Не удаляет линии от слоев, царапины и другие дефекты поверхности.
• Может привести к появлению небольших лунок или отверстий, если растворимый материал во время печати просочился внутрь объекта.

Зачистка шкуркой

Зачищенная шкуркой серая ABS-распечатка

Инструментарий

• Наждачная бумага с зерном
  на 150, 220, 400, 600, 1000 и 2000
• Тряпочка для протирки
• Зубная щетка
• Маска на лицо

Процесс

После того как подпорки удалены или растворены, можно провести ошкуривание, чтобы сгладить деталь и удалить все явные дефекты, такие как кляксы или отметины от подпорок. То, с какой шкурки начинать, зависит от толщины слоя и качества печати: для слоев в 200 микрон и меньше либо для распечаток без клякс можно взять для начала шкурку на P150. Если присутствуют кляксы, видимые невооруженным взглядом, или объект напечатан с толщиной слоя 300 мкм и более, зачистку следует начинать с P100.

Процесс можно продолжать до шкурки зернистостью P2000 (один из подходов предполагает переход на 220, затем на 400, 600, 1000 и, наконец, на 2000). С самого начала до самого конца рекомендуется влажное ошкуривание - это позволит избежать излишнего трения, которое может привести к повышению температуры и повредить объект, а также загрязнить саму наждачную бумагу. В промежутке между ошкуриваниями распечатку следует чистить зубной щеткой и промывать мыльной водой, после чего протирать тряпочкой, что позволит удалить пыль и избежать ее слипания. Для достижения гладкой, блестящей поверхности FDM-детали можно зачищать шкуркой даже P5000.

Профессиональные хитрости

Всегда производите ошкуривание небольшими круговыми движениями - равномерно по всей поверхности детали. Может возникнуть искушение зачищать перпендикулярно слоям или даже параллельно, но это может привести к образованию борозд. Если деталь после ошкуривания обесцветилась или на ней осталось много царапин, ее можно немного нагреть, чтобы размягчить поверхность и дать некоторым дефектам сгладиться.

Плюсы

• Получается исключительно гладкая поверхность.
• Значительно облегчается дальнейшая постобработка (покраска, полировка, сглаживание и покрытие эпоксидкой).

Минусы

• Не рекомендуется для деталей с двумя или одной оболочками, поскольку ошкуривание может распечатку повредить.
• Процесс сложен в случае изощренных поверхностей и наличия у объекта мелких деталей.

Холодная сварка

Две напечатанных ABS половинки детали, соединенные холодной сваркой

Инструментарий

• Ацетон для ABS. Дихлорметан для PLA, ABS
• Губчатый аппликатор

Процесс

Если размер объекта превышает рабочий объем принтера, объект печатают по частям и потом собирают. В случае PLA и некоторых других материалов, сборку можно произвести с помощью Дихлорметана или подходящего клея (выбор клея зависит от пластика). В случае ABS можно произвести «сварку» с использованием ацетона. Соприкасающиеся поверхности нужно слегка смочить ацетоном и плотно сжать или зажать и держать так до тех пор, пока большая часть ацетона не испарится. Так детали окажутся скрепленными между собой химическими связями.

Профессиональные хитрости

Увеличение площади поверхности ацетонового контакта увеличивает прочность соединения. в помощь.

Плюсы

• Ацетон не так сильно меняет цвет поверхности, как большинство клеев.
• После высыхания соединение приобретает свойства ABS, что делает дальнейшую обработку более простой и единообразной.

Минусы

• Соединение деталей ABS холодной «сваркой» ацетоном не такое прочное, как если бы деталь была напечатана целиком.
• Чрезмерное использование ацетона может привести к растворению детали и негативно повлиять на окончательный внешний вид, а также на допуски.

Заполнение пустот

Черная ABS распечатка, обработанная заполнителем и зачищенная

Инструментарий

• Эпоксидная смола (только для небольших пустот)
• Шпаклёвка для автомобильных кузовных работ (для больших пустот и соединений)
• Филамент ABS и ацетон (только для небольших пустот в распечатках ABS)

Процесс

После того как деталь зачищена либо растворены растворимые подпорки, могут выйти наружу необычные пустоты. Эти пустоты образуются во время печати, когда слои оказываются неполными из-за каких-либо ограничений на траекторию движения печатающей головки, что зачастую оказывается неизбежным. Небольшие щели и пустоты можно легко заполнить эпоксидной смолой и никакой дополнительной обработки в этом случае не потребуется. Более крупные щели или пустоты, которые остаются при сборке объекта из нескольких частей, могут быть ликвидированы заполнителем для автомобильных кузовных работ, но после этого распечатку нужно будет еще раз ошкурить. Шпаклёвка работает великолепно, легко обрабатывается наждачкой и поддается покраске. Более того, детали, соединенные таким заполнителем, или залитые им пустоты оказываются прочнее исходного пластика.

Щели в ABS-распечатках можно также заполнять разжиженным с помощью ацетона ABS, который вступает в химическую реакцию с ABS-объектом и просачивается в имеющиеся пустоты. Рекомендуется делать такую замазку из 1 части ABS и 2 частей ацетона, тогда она при правильном применении не сильно испортит поверхность.

Дихлорметан работает для всех видов пластика: ABS, PLA, HIPS, SBS и др.

Эпоскидная смола также пригодится, если вы захотите сделать деталь,

Плюсы

• Эпоксидный заполнитель легко зачищается и грунтуется, в результате чего получается отличная поверхность для покраски.
• Раствор ABS того же самого филамента даст тот же самый цвет, так что на поверхности ничего не будет заметно.

Минусы

• Заполнитель для автомобильных кузовных работ или другой полиэфирный эпоксидный клей после высыхания непрозрачен, так что на распечатке останутся обесцвеченные участки.
• Для достижения равномерной поверхности требуется дополнительная обработка.
• Если зачистка производится слишком агрессивно и удаляется слишком много материала, это может сказаться на внешнем виде детали.

Полировка

Модель из пластика PLA, отполированная. Фото rigid.ink

Инструментарий

• Состав для полировки пластика
• Наждачная бумага на P2000
• Тряпочка для протирки
• Зубная щетка
• Полировальный круг или тряпочка из микрофибры

Процесс

После зачистки детали на нее можно нанести состав для полировки пластика, чтобы придать объекту из стандартного ABS или PLA зеркальный блеск. После того как деталь обработана шкуркой на 2000, надо тряпочкой удалить с распечатки пыль и промыть распечатку под теплой водой с использованием зубной щетки. Когда объект полностью высохнет, отполируйте его на полировальном круге или тряпочкой из микрофибры, добавляя по ходу дела состав для полировки, например тот которым полируют бижутерию. Они разработаны специально для пластика и синтетики и придают устойчивый блеск. Другие составы для полировки пластика, которые используются, например, для полировки автомобильных фар, тоже хорошо работают, но некоторые из них содержат химические вещества, которые могут повредить распечатку.

Профессиональные хитрости

Чтобы отполировать мелкие детали, насадите полировальный круг на Dremel (или другой роторный инструмент, например электродрель). Для более крупных и прочных деталей можно задействовать точильно-шлифовальный станок, только следите за тем, чтобы деталь не оставалась на одном месте слишком долго, а то пластик может от трения расплавиться.

Плюсы

• Деталь полируется без растворителей, от которых ее может перекосить или от которых могут измениться ее допуски.
• Если зачистка и полировка выполнены правильно, получается зеркально-гладкая поверхность, очень похожая на литую.
• Полировка и зачистка пластика крайне экономичны, что делает этот метод достижения качественной доводки весьма рентабельным.

Минусы

• Если хочется добиться зеркально-гладкой поверхности, перед полировкой деталь должна быть тщательно зачищена, что может сказаться на допусках.
• После полировки грунтовка или краска уже не пристают.

Грунтовка и покраска

Серая FDM-распечатка из PLA, покрашенная аэрозольной краской в черный цвет. 3dhubs.com

Инструментарий

• Тряпочка для протирки
• Зубная щетка
• Наждачная бумага с зерном на 150, 220, 400 и 600
• Аэрозольная грунтовка для пластика
• Финишная краска
• Полировальные палочки
• Полировальная бумага
• Маскировочная лента (только если предполагается несколько цветов)
• Нитриловые перчатки и соответствующая маска на лицо

Процесс

После того как распечатка должным образом зачищена (при покраске достаточно дойти до шкурки P600), ее можно грунтовать. Аэрозольную грунтовку для пластика следует наносить двумя слоями. Эта грунтовка предназначена для последующей покраски моделей, обеспечивает ровное покрытие и при этом достаточно тонкая, чтобы не скрывать мелкие элементы. Толстая грунтовка, которая продается в хозяйственных магазинах, может комковаться, и тогда придется серьезно поработать наждачной бумагой. Короткими нажатиями с расстояния 15-20 см от объекта нанесите первое аэрозольное покрытие, стараясь делать это равномерно. Дайте грунтовке высохнуть и зачистите неровности шкуркой на 600. Легкими быстрыми нажатиями нанесите второй слой аэрозоля, тоже очень осторожно и равномерно.

Когда грунтование закончено, можно приступать к покраске. Красить можно и художественными акриловыми красками и кисточками, но пульверизатор обеспечит более гладкую поверхность. Аэрозольные краски из хозяйственного магазина густые и вязкие, их трудно контролировать, так что нужно использовать такие, которые разработаны специально для моделирования. Загрунтованная поверхность должна быть отшлифована и отполирована (палочки для шлифовки и полировки, которые применяются в маникюрных салонах, можно приобрести через интернет, они отлично подходят для нашей задачи), а потом протерта тряпочкой. Краска должна наноситься на модель очень тонкими слоями, первые слои должны быть прозрачными. Когда красочное покрытие станет непрозрачным (это обычно 2-4 слоя), дайте модели минут 30 отдохнуть, чтобы краска высохла полностью. Аккуратно отполируйте красочный слой маникюрными палочками, повторите процедуру для каждого из цветов (между каждой наносимой краской).

Отдельные части модели можно закрыть маскировочной лентой, чтобы цвета, если их несколько, не смешивались. Когда покраска завершена, удалите маскировочную ленту и отполируйте объект полировальной бумагой. Полировальная бумага, например 3M или Zona, бывает разной зернистости, продукт это относительно новый. Она продается пачками в разных интернет-магазинах, и после обработки этой бумагой красочный слой или финишное покрытие будет буквально сиять - и такого эффекта ничем другим не добиться. Нанесите 1-2 слоя финишного покрытия, чтобы защитить краску, и дайте ему полностью просохнуть. Финишное покрытие выбирается в соответствии с рекомендациями производителя краски. Если финишное покрытие и краска несовместимы, это может сделать бессмысленной всю вашу работу по покраске, так что совместимость здесь очень важна.

Профессиональные хитрости

Когда работаете с аэрозольной краской, не встряхивайте баллончик! Важно не смешать пигмент или грунтовку с пропеллентом (выталкивающим газом), в результате чего в спрее образуются пузырьки. Вместо этого баллончик нужно 2-3 минуты повращать, чтобы смешивающий шарик перекатывался, как жемчужина, а не бренчал.

Плюсы

• Отличный результат, если учесть все нюансы процесса и попрактиковаться.
• С конечным видом объекта можно делать все что угодно, каким бы материалом он ни был напечатан.

Минусы

• Грунтовка и краска увеличивают объем модели, что сказывается на допусках и может стать проблемой, если речь идет о детали более крупного объекта.
• Высококачественная аэрозольная краска или пульверизатор увеличивают затраты.

Сглаживание парами

Сглаженная парами черная полусфера, напечатанная ABS

Инструментарий

• Тряпочка для протирки
• Стойкий к воздействию растворителя герметичный контейнер
• Растворитель
• Бумажные полотенца
• Алюминиевая фольга (или иной стойкий к воздействию растворителя материал)

Процесс

Проложите дно контейнера бумажными полотенцами, если возможно - и по стенкам. Критически важно, чтобы пары не могли повредить контейнер, а сам контейнер был герметичен. Рекомендуется использовать стеклянный или металлический контейнер. Нанесите достаточное количество растворителя на бумажные полотенца так, чтобы их смочить, но не пропитать - это также поможет им лучше прилипнуть к стенкам. Ацетон славится своей способностью сглаживать ABS. PLA можно сгладить разными другими растворителями (неплохо работает Дихлорметан), но этот пластик, как правило, значительно хуже поддается такой обработке, чем ABS. При работе с любыми растворителями, пожалуйста, соблюдайте технику безопасности при обращении с химическими веществами и всегда принимайте соответствующие меры предосторожности. В центр проложенного бумажным полотенцем контейнера нужно установить небольшой «плот» из алюминиевой фольги или другого стойкого к растворителю материала. Поставьте распечатку на «плот» (любой стороной на ваш выбор) и закройте крышку контейнера. Полировка парами может занимать разное время, так что периодически проверяйте распечатку. Чтобы увеличить скорость полировки, контейнер можно подогреть, но делать это надо осторожно, чтобы не случилось взрыва.

При извлечении распечатки из контейнера постарайтесь к ней никаким образом не прикасаться, оставьте ее на «плоту», доставайте их вместе. Во всех тех местах, которыми распечатка с чем-нибудь контактировала, будут дефекты, поскольку внешний слой окажется недорастворенным. Перед тем как с ней работать, дайте распечатке полностью «продышаться», чтобы все пары растворителя улетучились.

ПРИМЕЧАНИЕ. Многие аэрозоли и/или распыляемые растворители огне- или взрывоопасны, их испарения могут быть вредны для человека. Будьте крайне осторожны при нагревании растворителей, всегда работайте с ними и храните их в хорошо проветриваемом помещении.

Плюсы

• Многие небольшие кляксы, а также в значительной мере линии слоев сглаживаются без дополнительной обработки.
• Поверхность распечатки становится исключительно гладкой.
• Процедура очень быстрая, ее можно провести, используя широко доступные материалы.

Минусы

• Не «залечивает» щели, не полностью скрывает линии слоев.
• В процессе сглаживания внешний слой распечатки растворяется, что очень сильно сказывается на допусках.
• Отрицательно сказывается на прочности распечатки из-за изменения свойств ее материала.

Погружение

Модель из PLA, обработанная погружением в Дихлорметан. Фото rusabs.ru

Инструментарий

• Стойкая к воздействию растворителя емкость
• Растворитель
• Крючок с проушиной или винтик
• Большого сечения проволока для скульптуры или ландшафтного дизайна
• Сушилка или сушильная рама
• Маска на лицо и химически стойкие перчатки

Процесс

Убедитесь, что используемый контейнер достаточно широк и глубок для того, чтобы в находящийся в нем раствор распечатка погружалась полностью. Заполните контейнер соответствующим количество растворителя - будьте осторожны, старайтесь не брызгать. Как и для сглаживания парами, для сглаживания погружением распечаток из ABS можно использовать ацетон, его легко найти в магазине, а для PLA - Дихлорметан, он также хорошо справляется с ABS, HIPS, SBS и многими другими материалами. PLA довольно стоек к сглаживанию растворителем, так что может понадобиться несколько заходов, чтобы добиться желаемого результата. Подготовьте распечатку к погружению, ввинтив ей в незаметное место крючок или винтик с проушиной. Проденьте в проушину или обмотайте вокруг винтика проволоку так, чтобы распечатку можно было погружать в растворитель. Если проволока слишком тонкая, она не сможет противостоять действующей на распечатку выталкивающей силе, и погружать объект будет непросто.

После того как распечатка подготовлена, с помощью проволоки полностью погрузите ее на несколько секунд в растворитель. Извлеките распечатку и повесьте ее за проволоку в сушилку или на сушильную раму, чтобы растворитель полностью испарился с поверхности. После извлечения распечатку можно осторожно потрясти, чтобы облегчить процесс просушки и убедиться, что растворитель не скопился в углублениях.

Профессиональные хитрости

Если после просушки на распечатке появился непрозрачный белесый налет, это можно исправить, некоторое время подержав объект над баней из растворителя, чтобы его пары слегка растворили поверхность. Так можно восстановить исходный цвет распечатки и добиться блестящего внешнего слоя.

Плюсы

• Поверхность распечатки сглаживается значительно быстрее, чем при полировке парами.
• Образуется значительно меньше испарений, чем при других методах полировки растворителем, поэтому данный метод менее опасен.

Минусы

• Поверхность сглаживается очень агрессивно, так что о допусках можно забыть.
• Слишком долгое погружение может привести к полной деформации объекта и значительному изменению свойств материала.

Эпоксидное покрытие

Черная распечатка из ABS, наполовину покрытая эпоксидной смолой, наполовину — не покрытая

Инструментарий

• Двухкомпонентная эпоксидная смола
• Губчатый аппликатор
• Емкость для смешивания
• Наждачная бумага на P1000 или тоньше

Процесс

После того как распечатка зачищена (предварительная зачистка дает лучший конечный результат), тщательно протрите ее тряпочкой. Смешайте смолу и отвердитель в указанной в инструкции пропорции, точно отмеряя все объемы. Процесс отверждения эпоксидной смолы - экзотермический, поэтому следует избегать стеклянных контейнеров и контейнеров из материалов с низкой температурой плавления. Рекомендуется использовать контейнеры, которые специально предназначены для смешивания эпоксидных смол. Неправильное соотношение смолы и отвердителя может привести к увеличению времени отверждения или вообще к тому, что отверждения не произойдет и получится вечно липкая субстанция. Перемешивайте смолу и растворитель, как указано в инструкции, - тщательно, плавными движениями, чтобы свести к минимуму количество воздушных пузырьков, остающихся внутри смеси. Нужно совсем немного эпоксидки, а большинство таких смол работают только в течение 10-15 минут, так что планируйте всё соответственно.

Нанесите губкой-аппликатором первый слой эпоксидной смолы, стараясь избегать ее скопления в углублениях и на мелких деталях. Когда распечатка покрыта достаточно, дайте смоле полностью затвердеть - как написано в прилагаемой к ней инструкции. Одного слоя может оказаться достаточно, но для получения оптимального результата распечатку лучше слегка обработать тонкой шкуркой (на P1000 и более), чтобы ликвидировать все дефекты. Тряпочкой сотрите пыль и так же, как и раньше, нанесите второй слой эпоксидки.

Плюсы

• Очень тонкий слой эпоксидной смолы не слишком сильно скажется на допусках (если только распечатка не была предварительно чрезмерно сильно зачищена).
• Вокруг объекта образуется защитная оболочка.

Минусы

• Линии слоев останутся видны, они только будут покрыты гладкой оболочкой.
• Если используется слишком много эпоксидной смолы, она может залить детали и грани, а поверхность может получиться как будто бы жирной.

Металлизация

Напечатанный на FDM-принтере элемент конструкции, никелированный покрытием Repliform по технологии RepliKote

Инструментарий (для работы дома)

• Раствор для гальванизации. Раствор для гальванизации можно получить, смешав соль металла, кислоту и воду, но, если пропорции неточны, а вещества недостаточного высокого качества, на профессиональный результат рассчитывать не приходится. Если купить уже готовый раствор (как в наборах Midas), можно быть уверенным, что проблемы с металлизацией вызваны не раствором.
• Расходуемый анод. Материал анода должен соответствовать металлу раствора: например, если в растворе использован сульфат меди (с водой это медный купорос), то анод должен быть тоже медным. Подойдет любой объект из соответствующего металла (например, медная проволока для покрытия медью), или же можно купить специальные полоски металла для гальванизации.
• Проводящая краска или ацетон с графитом. Для гальванизации поверхность распечатки должна быть электропроводящей, и этого можно добиться с помощью проводящей краски или раствора из равных частей графита и ацетона. Проводящая краска будет работать с любым материалом, а ацетон с графитом - только с ABS.
• Силовой выпрямитель. В качестве этого элемента можно использовать простую батарейку, только она будет не так эффективна и не даст достаточно быстрого результата, чем собственно выпрямитель (тока бытовой сети). Выпрямитель более безопасен в том смысле, что его можно просто выключить и таким образом перекрыть ток в процессе гальванизации.
• Проводящий винтик или крючок с проушиной
• Непроводящая емкость
• Контакты
• Непроводящие перчатки и защитные очки. Растворы для гальванизации кислотные, при попадании их в глаза можно получить травму, так что надевать очки очень важно. Растворы также раздражают кожу и проводят электрический ток, поэтому нужны изолирующие перчатки.

Процесс

Металлизацию в результате гальванизации (гальваностегию) можно проводить дома или в профессиональной мастерской. Чтобы все сделать правильно, нужно хорошо разбираться в материалах, в том, что собственно происходит, - и в домашних условиях эти возможности обычно ограничены. Чтобы добиться отличного качества поверхности и иметь более широкие возможности металлизации, включая хромирование, лучше всего воспользоваться услугами профессиональных мастерских. Ниже в качестве примера будет описан процесс гальванизации медью.

В домашних условиях можно выполнить гальванизацию медью или никелем, и такое покрытие послужит затем основой для гальванизации другими металлами. Критически важным является то обстоятельство, чтобы поверхность распечатки перед ее гальванизацией была максимально гладкой. Любые неровности и линии слоев будут в результате процесса усилены. Подготовьте ошкуренный и почищенный объект к металлизации, покрыв пластик тонким слоем высококачественной проводящей краски или раствором графита и ацетона, если речь идет о распечатке из ABS. Дайте проводящему покрытию полностью высохнуть, при необходимости зачистите его, чтобы поверхность была гладкой. На этом этапе исключительно важно не прикасаться к распечатке голыми руками или надеть перчатки, потому что потожировые отпечатки на объекте непременно повлияют на качество гальванизации.

Вставьте винтик или крючок с проушиной в незаметное на распечатке место и соедините его с минусовым контактом выпрямителя. Это будет катод. Медный анод соедините с плюсовым контактом выпрямителя. Заполните емкость достаточным количеством раствора для медной гальванизации так, чтобы распечатка оказалась потом полностью им покрыта. Погрузите анод в емкость и включите питание. После того как выпрямитель включен, погрузите распечатку в емкость, убедившись, что она нигде не касается анода. Осторожно! Когда объект уже в ванночке, система гальванизации активна, и контакт с раствором, катодом или анодом может быть травмоопасен. Выставите напряжение на выпрямителе в 1-3 Вольта, и процесс пойдет до полной металлизации. Чтобы всё ускорить, напряжение можно и увеличить, но не более чем до 5 Вольт. Когда на распечатке осадилось достаточное количество металла, просто отключите питание и высушите объект полотенцами из микрофибры. Когда он станет сухим, покройте объект лаком, чтобы защитить его от коррозии.

Плюсы

• Металлизированная оболочка увеличивает прочность пластиковых распечаток, что значительно расширяет сферы их применения.
• При правильной гальванизации металлическое покрытие получается очень тонким, так что допуски в целом выдерживаются.
• Поверхность (опять же, если все было правильно) получается великолепной, никто и не подумает, что объект напечатан на 3D-принтере.

Минусы

• В целом, чтобы получить профессиональный результат - очень дорого. Профессиональная гальванизация в домашних условиях требует изрядного количества оборудования.
• Гальванизация в домашних условиях при несоблюдении техники безопасности чревата травмами.

5. Постобработка

Многие механические детали требуют лишь очевидной очистки от облоя брима и рафта, после чего их можно применять по назначению. Но когда речь идет об объектах дизайнерского направления, где требуется эстетичный внешний вид, мы уже вынуждены взять в руки необходимый инструмент, высунуть кончик языка и приняться за обработку. Скажу также, что иногда данная обработка желательна и «механическим» деталям – обработка крупных зубьев шестерней для уменьшения их дальнейшего износа, шлифовка плотно прилегающих к существующим металлическим и прочим частям различных отпечатанных пластиковых патрубков и прокладок, но здесь я больше говорю именно об обработке в ключе эстетического вида результата.

5.1. Механическая обработка

Такой очевидный процесс, что хочется привести фотографию надфиля и на этом закончить)) Ведь действительно, даже если нет ничего, то уж надфиль найдется практически у всех. Но где лучше использовать именно его и какие еще существуют варианты, об этом можно написать.

Наиболее страдающие при печати участки, это низ модели и места прилегания рафта или суппортов. На этом месте, сонно читая, можно не обратить внимания на расположенные в одном предложении и логически разделенные «низ модели» и «места прилегания рафта», ведь вроде бы это синонимы, а потому не должны противопоставляться. Поясню.

Нижнее основание, лежащее на рафте, гарантированно будет иметь форму «тысячи видов микроколбасок», что требует обработки. Если же мы не используем рафт, то основание будет очень ровным, исключая дефекты наклейки каптона или его вздутия из-за снятия какой-то большой плоской внизу детали. Да, иногда приходится снимать деталь мало того что с помощью ножа, но и без такой-то матери не обходится)) Это одна из причин, по которой лучше использовать каптон на всю ширину стола, а не поклеенный из нескольких частей. Но причем тут тогда обработка низа модели?

Из-за неточной калибровки стола, его выгнутости, в результате чего калибровку приходится делать так, что при печати на некоторых участках экструдер упирается в платформу, и избытой подачи пластика на первом слое, несколько первых слоев могут скататься в откровенный блин с выступающей по бокам поверхностью внизу. Ничего удивительного, ведь у меня разница в высоте середины стола и участков ближе к краям составляет более полумиллиметра.

При этом по периметру модели и есть смысл пройтись тем же надфилем. Нет, вы не выведите им границы до ровных, это сложно сделать даже для вертикальных стенок, но приведете состояние форменного безобразия к безобразию приемлемому.

При обработке таких границ предпочтителен больше надфиль, нежели шкурка (кроме случая шкурки с бруском), т.к. надфиль жесткий, а в случае со шкуркой нельзя распределить усилие рукой.

Шкуркой же есть смысл обрабатывать достаточно гладкие поверхности, вдоль которых можно пройтись рукой с этой шкуркой, будь то плоская стенка или поверхность какого-нибудь большого кольца. Однажды мне требовалось обработать 40 см клееную деталюху, некий зуб экскаватора, состоящую из четырех частей, как раз там хорошо подошла обработка шкуркой.

Также, очень рекомендую обзавестись цанговым ножом. Он также может называться модельный нож и канцелярский скальпель. Под последним названием мне в свое время его и порекомендовали. Представьте, каким я себя чувствовал дураком, когда спрашивал в канцелярских магазинах его именно под таким названием. Думаю, услышанные мною ответы легко представимы: от «Мы такого не завозим» до банального «Чего?»)) Дошло до смешного: когда на сайте поставщика офисных принадлежностей, обозначенный именно как «канцелярский скальпель», он есть в наличии по 180 рублей, а в самом магазине вообще никто про него ничего не слышал… Я это к чему: если соберетесь купить, ищите его именно как цанговый или модельный нож))

Им очень хорошо срезать излишки брима и… он идеально подходит для того, чтобы им резать пальцы, с чем он прекрасно справляется, т.к. деталь при срезе излишков вы будете держать как раз так, что порезаться будет запросто. Потому, как бы банально это не звучало: осторожно, кофе горя… нож острый)) Особенно будьте аккуратны, когда срезаете толстый облой, который требует для этого большого усилия.

В ключе механической постобработки нельзя не упомянуть такое полезное устройство как гравировальная машинка, которые часто, по аналогии с ксероксом, нарицательно называют дремелем. Название это пошло, собственно, от изначального производителя таких устройств для условно домашнего пользования – фирмы Dremel.

Это довольно-таки универсальное устройство, им можно резать, сверлить, гравировать, полировать и много чего еще. В частности, им же можно удалять излишки пластика или шлифовать клееные стыки. Работа при этом производится посредством гибкого вала (вы его можете увидеть на приведенном выше изображении), вам не потребуется держать в руках весь гравер. Как часто бывает, у официального дремеля есть и множество китайских и не очень клонов. При этом, цена отличается в разы, качество же зависит от каждой конкретной модели и нередко от каждого конкретного экземпляра. Из качественных аналогов, вряд ли хуже оригинала, вспоминается только Proxxon, но цены на него уже сравнимы с оригиналом. Дешевые клоны начинаются от 900 рублей до 2500 в среднем на момент написания статьи, «оригинал» идет в районе 6000, в зависимости от модели.
Касаемо граверов скажу еще одну вещь: если соберетесь брать, вам понадобится модель с регулировкой оборотов и, желательно, мощностью в районе 170 ватт, т.к. пластик рекомендуется обрабатывать на пониженных оборотах, иначе есть риск, что вы просто начнете его плавить.

5.2. Шпаклевка

Один из способов выровнять поверхность, это использовать на больших сравнительно ровных частях обычную шпатлевку для пластика. Существует множество одно- и двухкомпонентных шпатлевок для работы с пластиковыми моделями. Их можно достать в магазинах, торгующих этими моделями и расходными материалами к ним, коих существует великое множество. Жидкие шпатлевки обычно используются для заделки клеевых швов, пастообразные же пригодятся в качестве шпатлевок «общего назначения».

Что вам желательно знать еще о шпатлевках? Что однокомпонентные шпатлевки имеют заметную усадку при высыхании, потому те же швы может потребоваться обрабатывать ими несколько раз, прежде чем вы получите отсутствие впадины на этом месте, двухкомпонентные же обычно заметной усадки не имеют и обычно же более просты в хранении. При этом двухкомпонентные могут сильно отличаться по времени застывания.

Т.к. мне лично пришлось иметь дело с достаточно крупной деталью, я пошел другим путем и купил двухкомпонентную шпатлевку фирмы Novol в магазине автоэмалей. Да, там можно купить дешевле, но шпатлевка для бампера может быть недостаточно качественной, чтобы работать с ней с мелкими деталями. Мне не было смысла сильно заморачиваться, т.к. деталь (приведенный выше и ниже на фото некий зуб экскаватора) была большая и достаточно ровная.

Выше я упомянул время застывания. Когда я первый раз замешивал новоловскую шпатлевку, забыл одеть резиновую перчатку – я хотел размазать ее по поверхности прямо пальцем в перчатке… За те три минуты, пока я под аккомпанемент тихих матов под нос натягивал эту перчатку, шпатлевка… ну вы поняли. Пришлось замешивать снова. Скажу, что с такой шпатлевкой работать не очень удобно: 3-5 минут – это слишком короткое время застывания для удобной с ней работы.

Сам процесс шпаклевания достаточно простой. Для этого можно взять небольшой резиновый шпатель из ближайшего магазина с разной бытовой химией, клеями и красками. Он вполне может найтись в том же магазине автоэмалей.

Купленная мною шпатлевка была явно мягче пластика после печати, она значительно легче зачищается шкуркой и надфилем. Поверхность можно сделать очень гладкой, если применять последовательно несколько более мелких шкурок. Для базовой зачистки я использовал шкурку с шероховатостью 320. Обращаю внимание, что шкурку или, соответственно, поверхность, лучше намочить.

Для шлифовки этой детали я использовал две шкурки, если не ошибаюсь, более мелкая была 800, для данной поверхности это было достаточно. Начальную же обработку проводил вообще надфилем.

5.3. Химическая обработка

Химическую обработку после печати производят для сглаживания печатных слоев и придания глянца поверхности модели. Кроме внешнего вида, это улучшает адгезию слоев за счет сплавливания, но может съесть мелкие детали. При обработке химией важно выдержать баланс между выравниванием поверхности и избыточным «расплавлением» модели.

Самый известный метод для обработки ABS пластика – так называемая ацетоновая баня. Она неприменима для обработки PLA, т.к. PLA практически инертен к ацетону.

Здесь я снова позволю себе утянуть с интернета довольно известную фотографию модели совы до и после обработки.

Суть данного метода: модель ставится на изолирующую подложку, можно взять обычный полиэтилен, фольгу или стекло, помещается под колпак из инертного к ацетону материала (опять же, обычное маленькое полиэтиленовое ведерко для продуктов) и все это ставится на нагретую до 40-50 градусов нагреваемую кровать принтера, куда также помещается небольшая емкость с ацетоном или смоченная в нем тряпочка.

Ацетон имеет температуру кипения 56 градусов. При приближении к данной температуре он, будучи и так легко испаряющимся, испаряется еще интенсивнее. Под крышкой из пластикового ведерка вы получаете высокую концентрацию паров, которые начинают плавить наружные слои пластика модели. После достижения нужного результата вы убираете модель из-под колпака и даете полностью застыть. Если ацетон попал внутрь модели, для полного застывания может потребоваться сравнительно продолжительное время.

Плюс этого метода: бесконтактная обработка, которая не оставит следов кисти и не требует лезть кистью или тряпочкой во все труднодоступные участки модели. Минус: не самый приятный запах ацетона, возможность недодержать или передержать модель и вероятность того, что модель может повести при неоднородном распределении паров.

Плюс самого ацетона в том, что он легко доступен к покупке в магазинах, торгующих теми же красками, имеет разумно невысокую цену и, несмотря на вонючесть, испаряется полностью, не оставляя следов. Т.е. невозможно «пропахнуть ацетоном», что в ключе «околодомашней обработки» не может не радовать.

Ацетоном также можно обрабатывать с помощью натирания поверхности смоченной в нем тряпочкой, но т.к. это все-таки статья немного субъективная, то и скажу, что лично мне это кажется сомнительным по причине высокой трудоемкости с получением спорного результата – обработать так ту же сову у вас вряд ли получится.

Также, возможна холодная обработка. В этом случае необходимые к обработке распечатки ставятся в герметично закрытую емкость – можно то же пластиковое ведерко с крышкой и туда же ставится небольшая емкость с ацетоном или даже смоченная в нем тряпка. Такая обработка гораздо более медленная, чем горячая, а также для неплоских деталей (а таких большинство) очень рекомендую наличие какого-то источника для циркуляции паров ацетона в этой «банке», иначе вы получите оплавленный низ детали и не обработанный верх, т.к. холодные пары ацетона будут стремиться осаживаться на дне. Корпус и крыльчатка вентилятора или другого «источника» циркуляции, естественно, должны быть сделаны не из ABS, иначе после часа-другого обработки, вы посмотрите в банку, после чего озабоченно почешете затылок)) Именно необходимость городить огород с циркуляцией или выдумывать иной способ, чтобы однородно обрабатывалась вся модель, отбили у меня весь интерес к такому методу обработки. Потому оставляю ее для вашего изучения.

Еще один метод обработки, подходящий для обработки – обработка дихлорэтаном или дихлорметаном. Как и метиловый и этиловый (да, тот самый це-два-аш-пять-о-аш))) спирты, они сходны по некоторым свойствам, но как метиловый спирт является ядом, так и дихлорэтан ядовит. Обращаю внимание: дихлорэтан, а не дихлорметан. У них наоборот. Дихлорэтан является ядовитым, дихлорметан же имеет «относительно малую токсичность» по версии Википедии. Дихлорэтан продается в уже упомянутых выше универсальных хозяйственных магазинах с различными лаками для полов, инструментом и прочим «у нас все есть». Он проходит в разделе клей для пластика, т.к. он просто напросто растворяет пластики, позволяя спаять их. Продается в небольших флаконах, потому «возьмем большую тряпку и пройдемся по всем поверхностям» с ним не пройдет. К тому же, вряд ли это принесет пользу вашему здоровью. Техника работы с ним локальная: ваткой или ватной палочкой обрабатывается поверхность. Скажу, что именно дихлорэтаном я обработку не производил.

Дихлорметан (он же хлористый метилен, он же метиленхлорид) найти сложнее. Он есть у поставщиков промышленной и технической химии, у которых на складах стоят 200-литровые бочки с кучей разных реактивов. Они обычно торгуют оптом и/или с юрлицами, потому купить его получится по принципу «как договоритесь». Мне повезло найти у нас в Челябинске поставщика, который согласился мне продать бутыль данной жижи, потому появилась возможность проверить такой метод обработки лично. На фото дихлорметан в удобной емкости из-под стеклоомывайки:

Скажу, что этот метод подходит как для обработки ABS, так и PLA пластика, т.к. дихлорметан растворяет их оба. Но я работал с ABS, потому тонкости работы им с PLA оставлю для вашего изучения. Рекомендацию, не буду врать, встретил в интернете в одном из обзоров, по-сути я здесь лишь проверю эту рекомендацию лично и опишу результаты.

Суть простая: окунаете вашу модель в дихлорметан на 3-5 секунд, после чего вытаскиваете и оставляете сушиться. После сушки окунаете еще раз на долю секунды для смачивания поверхности и оставляете сушиться еще раз. Естественно, это требует наличие необходимого количества дихлорметана.

Некоторые рекомендации по работе. Дихлорметан имеет плотность 1330 кг/м3, т.е. на треть тяжелее воды, при этом он в ней не растворяется. Это значит, что не следует сливать отработку в канализацию, снабженную U-образными гидрозатворами (ими снабжены все домашние канализационные сливы), т.к. он просто осядет на дно U-образной трубки и вымывать его оттуда будет затруднительно. Более того, если так случайно окажется, что эта трубка сделана из пластика, растворимого дихлорметаном, последствия вы понимаете. Далее, он очень летуч, субъективно, почти как ацетон. Это значит, он быстро испаряется. Иными словами, воняет. Он не является высокотоксичным веществом, но, субъективно, эта дрянь во всех смыслах неприятнее ацетона, потому рекомендую иметь возможность проветрить помещение, и работайте с ним в резиновых перчатках. Еще одно: не советую наливать его в емкость для хранения доверху, особенно в немного растягивающуюся пластиковую тару, иначе, когда будете его открывать, вспомните, что такое бутылка шампанского, только в роли последнего выступит эта самая химия, а перчатки вы в этот момент надеть, естественно, забудете)) Понятно, что это произошло со мной, потому я вас от этого и предупреждаю. Хранить рекомендую так же, как и ацетон: кроме плотно закрытой крышки рекомендую также закрывать полиэтиленовым пакетом с резинкой для денег.

Суть непосредственной работы проста: делая все в резиновых перчатках, наливаете дихлорметан в емкость, опускаете в него модель, как я уже выше писал, держа ее за наименее ответственные участки, вынимаете. Дихлорметан после этого лучше сразу же слить в емкость для хранения, если нет возможности вашу емкость для обработки условно герметично закрыть. Скажу, что не удивлюсь, если окажется, что вместо дихлорметана можно точно так же использовать ацетон, но не проверял.

Ниже пример обработки выложенной на Thingiverse вертолетной рукоятки. Разница в цвете – это лишь разница в освещении во время съемки. Обработанная рукоять уже высушена, блеск от вспышки именно из-за приобретения глянца поверхностью.

Обращаю внимание, что верхние и нижние (переходные, а не основание) слои имеют в большинстве случаев гораздо меньшую толщину, нежели боковые стенки, потому можно увидеть на этой фотографии, что верхняя скругленная часть местами немного провалилась. Учитывайте это, увеличивая степень заполнения или количество верхних слоев, если планируете подобную обработку.

Следующая и последняя часть статьи будет посвящена процессу склейки и покраски.

Можно выполнять с помощью различных средств: ацетона, метилэтикетона, дихлорэтана, тетрагидрофурана и дихлорметана. В целях безопасности предпочтительно применение в этих целях терагидрофурана и дихлорметана, поскольку метилэтилкетон или дихлорэтан обладают высокой токсичностью. Не очень хорош по схожим причинам и ацетон, хотя и является весьма доступным по цене растворителем. Для таких материалов, как ABS, PLA , HIPS, SBS и другие разновидности пластиков, растворитель применят достаточно часто. Однако специалисты рекомендуют в качестве более безопасной альтернативы средство D-Limonene. Помимо безопасности этот растворитель также имеет приятный цитрусовый аромат.

Безопасность — важное условие при выполнении постобработки, поэтому следует иметь в виду, что ряд веществ, таких, например, как дихлорэтан относятся к категории мощных ядов, поэтому пользоваться ими нельзя. Менее ядовитым считают дихлометан, однако и он несет риски для здоровья человека. Не очень токсичный терагидрофуран в свободной продаже почти не встречается.

Предупреждение:

Предлагаемые в статье методы производственного процесса требуют неукоснительного соблюдения мер безопасности. Поэтому перед выполнением работ следует внимательно ознакомиться с главой «Техника безопасности при работе с растворителями», паспорта безопасности химической продукции.

Постобработка пластика: суть и задачи процесса

В процессе 3D-печати методом FDM мы получаем объекты с явными следами наложения слоев (неровностями), а также различными артефактами производственного процесса (следы точек соприкосновения с креплениями и другие видимые дефекты поверхности). Постобработка служит для сглаживания неровной поверхности и удаления ненужных артефактов, после чего обработанный объект будет выглядетьт намного лучше.

Правила безопасности при работе с растворителями

Дихлорметан

Дихлорметан с XIX века относится к категории относительно неядовитых и очень эффективных средств для пластиков, что доказано многочисленными лабораторными исследованиями. Но есть у этого растворителя и недостатки. При соединении с щелочными металлами дихлорметана может произойти сильный взрыв. Легкая летучесть средства приводит к быстрому и сильному отравления организма и поражению целого ряда важных внутренних органов. Поэтому любые работы с дихлорметаном рекомендуется выполнять при наличии исправно работающей вытяжной вентиляции.

Следует не допускать попадания вещества на огонь или искры, иначе можно спровоцировать пожар. Нельзя выливать дихлометан в унитаз или раковину, поскольку вещество не смешивается с водой и может повредить арматуру из пластика. По своим свойствам дихлорметан сильно напоминает ацетон и и тетрагидрофуран. У него такая же высокая летучесть и IV класс опасности. Хотя запах у дихлорметана выражен слабее, чем у ацетона, не следует пренебрегать проветриванием помещения.
D-Limonene

Среди известных на сегодня растворителей, применяющихся для работы с пластиками, D-Limonene по праву считается менее вредным и сравнительно безопасным для человека при условии точного соблюдения всех мер предосторожности. Цитрусовый аромат делает работу с растворителем более приятной. Тем не менее, необходимо позаботиться о хорошей проветриваемости помещения, так как длительное воздействие вещества отрицательно сказывается на организме человека. Мыльная основа D-Limonene облегчает нейтрализацию реакции пластика с растворителем, так как при таком развитии событий достаточно использовать воду с мылом. Единственным существенным недостатком вещества является тот факт, что он взаимодействует только в HIPS- и SBS-пластики.

Обратите внимание на то, что каким бы сравнительно безопасным ни был растворитель, при работе с ним следует использовать перчатки и хорошо проветривать помещение. Перчатки помогут предотвратить повреждение кожи или ее обезвоживание.

Методы обработки

Метод обработки погружением

Обработка погружением — самый простой и быстрый метод, ведь один цикл продолжается максимум 3 минуты. В качестве примера можно привести погружение Йода в дихлорметан. Процесс погружения продлился несколько секунд, а через несколько минут растворитель полностью исчез с поверхности объекта. Если требуется получить глянцевую поверхность, то изделие можно погрузить в растворитель еще раз примерно на полсекунды. Этого будет достаточно, чтобы растворитель не впитался и быстро испарился, а после операции получилась глянцевая поверхность.

Продолжительность процесса очень небольшая еще и потому, что для таких целей не нужны баня и ацетон. Для ABS, PLA, HIPS и других редких расходных материалов вполне подойдет дихлометан. Одного литра средства хватит на долгое время, главное — сохранять герметичность емкости с раствором.

Метод нанесения кистью

Дихлорметан в таком случае нужно наносить чистой кисточкой с ворсом из натурального волоса. Вещество, кстати оченнь летучее, наносится до полного сглаживания поверхности в местах соприкосновения слоев. Дихлорметан отлично подходит в тех случаях, когда требуется выборочное нанесение растворителя, чтобы оставить нетронутыми углы и убрать явные дефекты. Практика свидетельствует, что такой способ позволяет добиваться наилучших результатов в процессе постобработки. И, конечно же, не стоит забывать о соблюдении техники безопасности.

Помимо дихлорметана для качественной обработки поверхности кистью очень пригодится такое вещество, как XTC-3D от компании Smooth-On. Этот материал представляет собой защитное покрытие из двух элеменов и служит для качественного выравнивания и финишной обработки 3D-объектов. В процессе обработки происходит смешивание двух разновидностей жидкости, а затем смесь с помощью кисти наносят на поверхность изделия. Процедуру нанесения нужно выполнить в пределах пяти минут. Отверждевание происходит в течение 4 часов, в зависимости от массы объекта и температуры. XTC-3D обладает рядом важных свойств: оно позволяет создавать твердое, ударопрочное покрытие, которое можно шлифовать, грунтовать или красить.

Производитель утверждает, что XTC-3D можно использовать применительно к изделиям, получаемых по технологии SLA и SLS. Вещество превосходно работает с PLA, ABS, Laywoo, пенополиуретаном, древесиной, гипсом, картоном и даже бумагой. Внешне, XTC-3D похож на обычный эпоксидный клей, при этом у вещества нет неприятного стойкого запаха.

Метод обработки парами

Обработка парами PLA похожа на процедуру обработки ABS ацетоном. В качестве обрабатывающего вещества используется тетрагидрофуран. Изделие из PLA-пластика, подвергающееся обработке, нужно разместить на нерастворимой подложке. Для этих целей можно использовать алюминиевую фольгу или проволочную сетку. После этого изделие помещается в герметичную емкость. Растворитель испаряется при нагревании и взаимодействии с поверхностью обрабатываемого объекта.

На фото выше акулий зуб изготовлен на Makerbot Replicator 2 коричневым PLA-пластиком, после чего был обработан тетрагидрофураном и высушен.

Если вы посмотрите сверху на неровную поверхность, то поймете, что при постобработке тут было место соприкосновения объекта с опорой. Это говорит о том, что перед работой нужно хорошо продумать, какой частью и куда прислонять изделие. Расчет времени равномерного распределения газа внутри камеры становится тем труднее, чем меньше объем рабочей камеры принтера. Неравномерность процесса выравнимания может объясняться именно этой причиной.

Метод ручной полировки

Процедура ручной полировки знакома многим, и если вы не хотите использовать метод обработки парами, то можно обратить внимание на этот достаточно простой и эффективный способ. Растворитель придется наносить на кусочек ткани и выполнять полировку вручную. Для этой процедуры воспользуйтесь белой или неокрашенной тканью без ворса. В ином случае PLA-частицы будут оставаться на ткани, и потом вы не сможете использовать ее снова.

Использование ткани не освобождает вас от соблюдения элементарных мер безопасности. Помещение должно быть хорошо проветриваемым, а на руки надеты перчатки из нитрила или неопрена. Ткань нужно намочить дихлорметаном и после этого можно приступать к полировке. Результат работы определяется разными факторами: как выполнялись движения, какие усилия прилагались и даже насколько жесткой была ткань. Полировку обычно выполняют круговыми движениями, если не оговорено иное.

После завершения процедуры полировки необходимо изделию дать время высохнуть. При этом вещество полностью испарится.

Фотография была сделана с макросъемкой, глубина резкость мала, но выделен основной фокус для того чтобы увидеть детали. Средняя часть зуба была подвергнута полировке. Результаты оказались очень хорошими. Для сравнения обратите внимание на левую сторону, где видно следы печати.

Следует помнить, что размеры объекта и параметры печати определяют количество усилий на полировку. Чем меньше изделие и выше качество печати, тем, соответственно, меньше усилий.

Другие методы постобработки

Существует множество других методов постобработки. Например, ABS-пластик можно неплохо обработать обычной наждачной бумагой. Вы сможете добиться гладкой поверхность с помощью нескольких видов наждачной бумаги и мелкой шлифовальной губки. При этом, не забудьте о толщине стенок, иначе протрете заметную дыру в изделии. Наждачная бумага или надфиль обычно хороши, если нужно убрать следы поддержек или заметные дефекты. Нужно соблюдать осторожность при обработке PLA-пластика. Но не следует производить шлифовку с помощью бормашины, шлифовального станка или просто долгой шлифовки. Трение приведет к повышению температуры обрабатываемого участка, пластик размягчится и станет скатываться. Качество поверхности только пострадает. Поэтому при обработке изделий из PLA-пластика можно применять специальные смолы для обработки поверхности (вроде XtC) или же воспользоваться растворителями. Приклеить же детали из PLA-пластика можно тоже при помощи дихлорметана.

Удачной работы!

Иногда для доводки (полировки, обработки парами и даже склейки) изделий из ABS применяется ацетон. С таким же успехом для этих целей некоторыми используется метилэтилкетон и дихлорэтан (оба высоко токсичны). Но лучше всего с такого рода задачами справляется тетрагидрофуран и дихлорметан , с одной лишь разницей — тетрагидрофуран является прекурсором и запрещен к свободной продаже. Растворитель универсален, и подходит для всех видов пластика: ABS, PLA, HIPS, SBS и некоторые другие. Для сглаживания и плавления HIPS и SBS используется самый безопасный из известных нам растворитель D-Limonene, мало того он безвреден, он еще пахнет вкусными апельсинами. Часто спользуется как ароматизатор.

Запомните: дихлорЭ тан — сильный яд. ДихлорМ етан — менее ядовитый. Тетрагидрофуран — относительно не токсичен, но свободно не продается.

При работе с этим веществом, да и любой химией нужно принимать серьезные меры безопасности. Этот способ один из нескольких возможных по обработке изделий.

|

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ:

Мы описываем методы, которые МОЖНО использовать, но которые подразумевают соблюдение разумной предосторожности. Пожалуйста, ознакомьтесь с главой «Меры безопасности», прочитайте паспорт безопасности химической продукции, и будем считать, что мы вас предупредили.

Зачем нужна постобработка?

В результате доводки сглаживаются неровности в местах соединения слоев, возникающие в процессе 3D-печати (методом послойного наплавления нитей), разного рода артефакты процесса (вроде точек соприкосновения с креплениями) и прочие мелкие недоработки. Деталь в конце концов выглядит менее «слоистой» и более аккуратной. Посмотрите на размещенные ниже фотографии или погуглите .

Меры безопасности при работе с растворителями

Дихлорметан

Получить дополнительную информацию можно, например, в Википедии . Обратите внимание: Хотя он и является наименее ядовитым среди галогеналканов, но нужно быть осторожным при обращении, так как он очень летуч и может вызвать острое отравление. Работы следует проводить при работающей вытяжной вентиляции. Насколько нам известно, это наименее токсичный растворитель для PLA-пластика, однако при работе с ним следует проявлять повышенную осторожность, поскольку долговременный эффект его воздействия чрезвычайно опасен. Горюч, поэтому избегайте соприкосновения его паров с источниками открытого огня или искр. То же самое относится к ацетону, тетрагидрофурану и т.п.

Его важным свойством является высокая летучесть. Класс опасности IV, также как у ацетона. Пахнет значительно слабее ацетона. Все работы желательно проводить в хорошо проветриваемом помещении!

Не следует выливать дихлорметан в униаз, раковину или другую сантехнику, он не смешивается с водой и пластиковые трубы вашей канализации могут оказаться в опасности.

D-Limonene

Менее вредный, можно сказать безопасный растворитель D-Limonene, сильно пахнет цитрусовыми. Но воздействует только на HIPS и SBS пластик. Рекомендуем работать с ним в хорошо проветриваемом помещении. D-Limonene имеет основу масла, поэтому чтобы нейтрализовать рекацию пластика и растворителя, их надо промыть с мылом.

При каких бы обстоятельствах вы ни работали с растворителями, делать это следует только в перчатках, потому что они могут быстро обезвоживать кожу, что потенциально опасно. При использовании сильных растворителей легко можно получить ожог кожи. Перчатки при этом должны быть не латексные (латекс он разъедает), а нитриловые или неопреновые.

Самый простой способ — обработка погружением

Очень простая и быстрая обработка, на одну распечатку уходит не более 3 минут. Мы погружали Йоду в дихлорметан на 1-5 секунд, а за последующие 1-2 минуты растворитель полностью испарялся с поверхности. Чтобы сделать глянцевую поверхность, последний раз окуните деталь в растворитель на 0.5 секунды, он не успеет впитаться и сразу испарится, конфетный глянец обеспечен.

Очень быстро, не нужна баня, не нужен ацетон. Дихлорметан универсален для PLA, ABS, HIPS, а также возможно и для многих других экзотических материалов. Литра хватает надолго. Очень важна герметичность емкости для хранения раствора.

Нанесение кистью

Любой чистой натуральной кисточкой наносите дихлорметан, пока слои не сгладятся. Этот растворить чрезвычайно летуч, так что долго ждать высыхания не придётся. Очевидное преимущество данного способа в том, что наносить растворитель можно выборочно, оставляя острые углы не тронутыми, а наиболее заметные дефекты печати обработать более тщательно. Наилучшие результаты обработки достигаются именно этим способом. Соблюдайте меры предосторожности, дышать химией не безопасно!

Обработка парами

Процедура обработки PLA парами в сущности такая же, как в случае ABS и ацетона. Здесь используется тетрагидрофуран. Объект из PLA, который будет обрабатываться, располагается на нерастворимой подложке (алюминиевой фольге, проволочной сетке, деревянной подставке и др.) и помещается в герметичную емкость. При нагревании растворитель начнет испаряться и взаимодействовать с поверхностью объекта.

Для примера этот акулий зуб был распечатан на Makerbot Replicator 2 коричневым PLA, был обработан парами тетрагидрофурана и высушен.

Обратите внимание на неровность наверху. Здесь объект касался опоры во время доводки. Поэтому всегда важно обдумывать, что к чему какой частью прислонять. Также имейте в виду, что чем меньше объем вашей камеры, тем сложнее правильно подобрать время, чтобы газ внутри распределился равномерно. Из-за этой проблемы и само выравнивание может оказаться неравномерным.

Теперь, пару слов о дополнительных мерах безопасности, о которых мы обещали упомянуть. Все процедуры следует на улице, и плотно закрывать колбу, банку, бутылку или иную емкость. Мыть изнутри шкаф-камеру до и после использования. Короче говоря, нужно работать осторожно и с умом, чтобы случайно что-нибудь не сжечь и не взорвать.

Ручная полировка

Вам не нравится обработка парами? Можно полировать вручную, нанеся растворитель на кусок ткани.

Тряпочка должна быть белой (не окрашенной), без ворса и использоваться только для этой цели, потому что на ней будет скапливаться PLA и для чего-то другого она уже не годится.

Когда вы нашли подходящую тряпочку, наденьте нитриловые или неопреновые перчатки, выйдите в хорошо проветриваемое помещение или на улицу и смочите ткань дихлорметаном. И теперь этой мокрой тряпочкой просто полируйте деталь. Конечный результат будет зависеть от направления ваших движений, прилагаемой силы и текстуры тряпочки, т.е. насколько она жесткая. Если нет каких-нибудь особых оговорок, лучше всего полировать круговыми движениями.

Затем объект должен высохнуть (чтобы излишки дихлорметана испарились с поверхности) — и все готово.

Вот образец отполированного акульего зуба, который был распечатан на Makerbot Replicator 2 с использованием PLA белого цвета.

Эти фотографии в фокусе. Они были сделаны макросъемкой, глубина резкости относительно мала, так что выделяется только основной фокус, и можно разглядеть подробности, хотя по краям изображение и смазано.

Полировалась только середина зуба, то, что выделяется. По фото не совсем хорошо понятно, но это очень гладко отполированная поверхность. Сравните ее с левым краем, который не полировался, где видно даже слои распечатки.

Очевидно, что чем меньше ваш объект, чем выше разрешение печати (если все правильно откалибровано), тем меньше времени придется потратить на доводку, чтобы получить хорошо отполированную, гладкую поверхность.

На фото можно также заметить, что обработанная поверхность немного обесцветилась. Но тут дело в умелых ручках. Тряпочка была не совсем белой, на ней был какой-то цветной узор, и краска вступила в реакцию с растворителем и заодно и с пластиком.

Дополнение: Другие методы постобработки

Следует также отметить, что PLA легко доводится обычной наждачкой. В некоторых случаях ее вполне достаточно, чтобы поверхность получилась такой, как надо, особенно если требуется только удалить следы от опоры или аналогичные дефекты. Зачистка очень полезна также перед химической обработкой. Просто пройдитесь наждачкой по проблемным местам и особенно крупным артефактам, а дальше действуйте, как описано выше. Это позволит сэкономить и время, и реактив, и доводка получится точнее, без значительных геометрических искажений.

Чем склеить детали из PLA?

Детали из PLA можно также склеивать различными клеями, у нас хорошо получалось эпоксидкой и с помощью Super Glue (суперклей секундный), который на самом деле всего лишь этилцианоакрилат.

Удачи! Безопасной работы! Гладкой печати!

Ударопрочный полистирол

Ударопрочный полистирол представляет собой продукт сополимеризации стирола с каучуком. В зависимости от назначения ударопрочный полистирол, выпускаемый в соответствии с ГОСТом 28250-89 «Полистирол ударопрочный. Технические условия», имеет 4 группы марок, различающихся по величине ударной вязкости: полистирол сверхударопрочный, высокой, средней и низкой ударопрочности. Ударопрочный полистирол выпускается термо- или светостабилизированнымв виде однородных неокрашенных или окрашенных гранул размером 2-5 мм. Для производства экструзионных изделий технического назначения рекомендуется использовать высоковязкие марки: УПМ-0503, УПМ-0508, УПС-0803Э, УПМ-0703Э, УПС-0801. Новые марки УПС-800ФМ, УПС-825Д, УПС-825Е, УПС-825ТГ с повышенной стойкостью к образованию трещин, стойкостью к низким температурам, трудногорючие выпускаются по ТУ 2214-001-49510617-99, ТУ 2214-009-00203521-94.

Индексы М и С после букв УП, обозначающих ударопрочный полистирол, характеризуют метод его получения: М - полимеризация в массе; С – блочно-суспензионная полимеризация. Индексы Л и Э обозначают рекомендуемые способы переработки данного материала: литьем под давлением или экструзией соответственно.

Регламентируемые показатели ударопрочного полистирола по ГОСТ включают массовую долю остаточного мономера, допустимую влажность, механические показатели (прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, ударную вязкость по Шарпи на образцах с надрезом), технологические характеристики (ПТР при Т=200 0 С, Р=5 кгс и разброс показателя в пределах партии). Общие справочные показатели материала приведены в таблице 1.

Из-за невысокой по сравнению с НПВХ и АБС-пластиками прочности на удар, низкой атмосферостойкости и повышенной горючести ударопрочный полистирол в настоящее время редко применяется для производства профильных изделий.

АБС-пластики

АБС-пластик является продуктом привитой сополимеризации акрилонитрила, бутадиена и стирола. Материал обладает высокой прочностью на удар и жесткостью, хорошей работоспособностью при низких и повышенных температурах, хорошим сопротивлением к истиранию, высокой химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Температура применения материала от -40 до +80 0 С, кратковременно - до 100 0 С.

Таблица 1. Справочные показатели ударопрочного полистирола

АБС относится к непрозрачным пластмассам, хорошо окрашивается в различные цвета. Изделия из обычных марок АБС имеют высокий поверхностный глянец, выпускаются также специальные матовые сорта АБС. В России АБС-пластики производят Узловское ОАО «Пластик» (Тульская обл.) и ПО «Салаватнефтеоргсинтез» (Башкирия).

К экструзионным маркам относятся АБС 1106-30, АБС 2802-30, АБС 1010-30, АБС 1010-31. Неплохо перерабатываются экструзией и переходные марки АБС2020-30, 31, 32. Обозначение пластика АБС состоит из наименования марки, буквенных обозначений, номера рецептуры окраски, указания цвета материала, сорта и обозначения ТУ.

Буквенное обозначение, стоящее после числового, указывает на преимущественный метод переработки, основное назначение или наличие специальных добавок: Э - марка, предназначенная для переработки методом экструзии; К - марка, предназначенная для компаундирования с ПВХ; Т - марка с повышенной теплостойкостью; С - марка со светостабилизирующей добавкой.

Все марки пластиков АБС выпускают термостабилизированными. По требованию потребителя пластики АБС могут выпускаться и светостабилизированными. В таблице 2 приведены основные справочные характеристики АБС-пластиков. Зарубежные экструзионные марки АБС представляют фирмы Dow Chemical (США), BASF, Bayer (ФРГ), General Electric (Бельгия), EniChem (Италия), Kumho, Chi Ime, LG (Южная Корея) и др.

Таблица 2. Справочные характеристики АБС-пластиков

Примечания
(1) Окрашенный материал не изменяет цвета при облучении лампой ПРК-2 в течение 100 ч при температуре 50 0 С на расстоянии 300 мм до источника спета.
(2) Материал не изменяет цвета при выдержке при T= 230 0 С в течение 20 мин.

АБС-пластики обладают повышенной стойкостью к ползучести. Так, при комнатной температуре модуль упругости при действии напряжения 7 МПа в течение 1000 ч изменяется не более чем в 2 раза. При более высоких температурах и уровнях напряжений, особенно выше 65 0 С и 14 МПа, снижение механических показателей может быть значительным и превышать 50%.

Влияние на свойства воздействия окружающей среды

В обычных условиях (при нормальной температуре и влажности) атмосферные факторы не оказывают заметного воздействия на свойства АБС-пластиков. Однако при повышенных температурах, влажности, резкой смене температур, при воздействии солнечного света детали из АБС требуют определенной защиты, так как при этих условиях изменяются механические показатели материала и портится внешний вид изделий: прежде всего снижается глянец деталей и происходит изменение цвета (белые сорта желтеют). В некоторых случаях возможно даже растрескивание детали или значительная потеря прочности. Для улучшения погодостойкости изделий из АБС-пластиков их дублируют поливинилхлоридной или окрашенной полиакрилатной пленкой. Однако дублирование снижает прочность на удар, особенно при низких температурах. Окрашенные марки АБС несколько лучше сопротивляются ствию окружающей среды, наиболее стойкими являются черные композиции.

Хорошие результаты по защите АБС от УФ-излучения и влияния атмосферных факторов дает покрытие поверхности изделия тонким слоем ПММА в процессе соэкструзии, хотя это удорожает выпуск продукции. Такой метод широко применяется при производстве листовых материалов. Нижний слой из АБС обеспечивает листам качественное термоформование, высокую ударопрочность и устойчивость к низким температурам. Слой акрила защищает АБС от УФ-лучей, обеспечивает великолепное качество поверхности с сильным блеском, повышенную химическую стойкость. Материал устойчив к воздействию любых факторов внешней среды: после длительной эксплуатации комбинированных изделий цвет материала практически не меняется. Акриловый слой защищает также поверхность листа от царапин.

Экструзия АБС-пластиков

Материал легко перерабатывается экструзией в широком диапазоне текучести расплава полимера. Поэтому экструзией можно удовлетворительно перерабатывать марки, которые относятся к литьевым. Например, переходная марка АБС 2020-30 (или 32) вполне пригодна для производства простых по форме трубообразных и сплошных профилей. Для изделий более сложной формы лучше использовать более вязкие и формоустойчивые марки.

Подсушка материала

Большое влияние на внешний вид экструдируемых профилей оказывает качество предварительной подготовки сырья. Хотя АБС-пластики не являются сильно гигроскопичными материалами, но при хранении на поверхности гранулированного материала конденсируется влага. Процесс особенно интенсифицируется, когда холодный гранулят со склада доставляется в производственное помещение с теплым влажным воздухом. Обычно гранулы АБС-пластика содержат 0,3-0,4% влаги. При экструзии влажность сырья является причиной образования в изделиях раковин, пустот, шероховатости поверхности и значительного снижения прочности. Для получения качественных профильных изделий влажность материала не должна превышать 0,05-0,09%. В целях устранения повышенной влажности гранулят перед переработкой необходимо подсушивать. Оптимальным считается режим сушки гранул при температуре 80 0 С в течение 3 ч. В бункерных сушилках с продувом горячего воздуха через толщу материала для сушки достаточно 2 ч. При температуре выше 80 0 С наблюдается слипание гранул, особенно вблизи металлических поверхностей, что недопустимо, так как комки гранул могут перекрыть питающее отверстие экструдера и вызвать нарушение технологического процесса.

При хранении подсушенного материала в закрытых полиэтиленовых мешках влага обычно не обнаруживается в течение 4-5 ч. Если после сушки остаточная влага достаточно велика, то на внутренней поверхности мешка обнаруживаются капельки влаги в виде тумана. Следует иметь в виду, что при длительной сушке изменяется текучесть расплава материала. Так, ПТР гранул АБС-пластика при сушке в течение 3 ч при 70 0 С снижается на 10%, в течение 5 ч - на 30%, таким образом, длительная сушка отрицательно влияет на технологические свойства материала.

Оборудование

АБС можно экструдировать на любых стандартных экструдерах для переработки пластмасс. Из-за высокой вязкости расплава для переработки различных марок АБС требуются машины с повышенной мощностью привода (на 25% выше, чем для переработки ударопрочного полистирола). Предпочтительны экструдеры с длиной шнека 20:1, 24:1 или 30:1, поскольку такие шнеки обеспечивают более равномерное распределение температур в расплаве и хорошее перемешивание материала. Экструдеры целесообразно оснащать бункерами с подогревом материала. При применении экструдеров с дегазацией обеспечивается более высокое качество продукта благодаря удалению летучих веществ при переработке и устраняется необходимость подсушки материала.

Шнек экструдера - однозаходный, с постоянным шагом и прогрессивно уменьшающейся глубиной нарезки. Степень сжатия 2:1-2,5:1. АБС-пластики - высоковязкий материал, поэтому шнеки для его переработки должны иметь более глубокие каналы, чем каналы шнеков для ударопрочного полистирола. Шнеки с мелкими каналами улучшают смешение материала, но сдвиговое воздействие значительно повышает температуру расплава, что может оказать неблагоприятное воздействие на качество изделия и стабильность технологического режима переработки. В таблице 3 приведены размеры шнеков длиной 20D.

Улучшение смесительного воздействия достигается в шнеках с зонами интенсив¬ного воздействия на материал. На рисунке 1 показаны возможные варианты смеситель¬ных секций шнека одношнекового экструдера.

Таблица 3. Размеры шнеков для экструзии АБС-пластиков

Технологическая оснастка

Для производства профильных изделий используются прямоточные головки. Для предотвращения разложения материала следует избегать застойных зон в головке. Разбухание АБС-пластиков невелико и составляет по площади поперечного сечения 1,2-1,4. Длина формующей части фильеры обычно принимается равной 20-30 зазорам; величину зазора ориентировочно принимают равной толщине стенки профиля. Детали головки, соприкасающиеся с расплавом, хромируют и полируют. Калибрование профилей, как правило, осуществляется с помощью длинномерных вакуумных устройств, либо коротких пластин или втулок, установленных в вакуумной ванне. Материал быстро приобретает жесткость при охлаждении, поэтому при «запуске» профиля достаточно охладить экструдат в короткой вакуумной охлаждаемой втулке, чтобы профиль приобрел товарный внешний вид, после чего постепенно устанавливают рабочую скорость экструзии, синхронизируя подачу материала шнеком и отвод изделия тянущим устройством.

Особенности переработки

Основными технологическими факторами, влияющими на качество погонажных профильных изделий и производительность агрегата, являются температурный режим по зонам цилиндра и головки экструдера, частота вращения шнека, давление в головке, скорость отвода профиля, степень вытяжки экструдата, режим калибрования и охлаждения изделия.

Температурный режим переработки определяется вязкостью материала. По сравнению с ударопрочным полистиролом вязкость АБС-пластиков выше, поэтому температуры по зонам цилиндра и головки также устанавливают несколько выше. Так, температура по зонам цилиндра в направлении от загрузочной воронки к головке обычно принимается в диапазоне 180-220 0 С, а температура головки - 200-210 0 С. При переработке АБС-пластиков не всегда удается полностью использовать максимальную производительность экструдера. Повышение частоты вращения шнека до верхнего предела может ограничивать недостаточная мощность приводного двигателя, перегрев расплава в результате механического разогрева, возникновение нестабильной работы экструдера (пульсация производительности). Хорошее качество экструдата на выходе из головки достигается при сравнительно высоком давлении в головке. Обычно давление в 10-20 МПа достаточно для экструзии большинства профильных изделий. Давление в головке при заданной геометрии фильеры регулируется с помощью изменения скорости вращения шнека, изменения температуры, подбором оптимальной геометрии шнека, установкой на входе в головку решетки с пакетом фильтрующих сит. Установка фильтрующих решеток и сит целесообразна при изготовлении толстостенных изделий на головках низкого сопротивления.

Рис. 1. Варианты смесительно-диспергирующих элементов шнеков для переработки АБС:
1 - стержневая смесительная секция;
2 - смесительная секция Dulmage;
3 - смесительная секция Saxton;
4 - СТМ-секция;
5 - смесительная секция в виде кольцевого выступа;
6 - секция смешения Union Carbide

Число сеток при переработке АБС принимают от 2 до 6 при количестве отверстий на 1 см равном 40-180. При недостаточно высоком давлении в головке уменьшается производительность экструдера, ухудшается гомогенизация расплава, может возникнуть неравномерность течения, особенно в местах фильеры, значительно удаленных от оси экструзии. При слишком высоком давлении может наблюдаться чрезмерное повышение температуры расплава и уменьшение формоустоичивости экструдата. Возрастает также нагрузка на двигатель привода.

Охлаждение изделий при экструзии

При экструзии профилей, особенно разнотолщинных, требуется обеспечить равномерное охлаждение изделия, иначе возникают термические напряжения, вызывающие коробление изделия, отклонение от прямолинейности, скручивание. Температура воды в охлаждающей ванне должна быть, по возможности, регулируема, чтобы температура поверхности изделия на выходе из ванны составляла 70-80 0 С. Температуру калибрующего устройства рекомендуется поддерживать на уровне 80-90 0 С. Минимальные остаточные напряжения при экструзии труб и трубообразных профилей достигаются при использовании двухсекционных ванн. В первой секции длиной 1-1,25 м поддерживают температуру воды 40-50 0 С. Для снижения остаточных напряжений и последующей усадки при прогреве трубы или профиля рекомендуется степень вытяжки принимать не более 1,10-1,15.

Термический отжиг

Неравномерное охлаждение при калибровании приводит к искривлению профиля. Часто затруднительно подобрать условия, при которых искривление по длине находится в допустимых пределах. В таких случаях «сабельность» приходится устранять термообработкой. В некоторых случаях дифференциальный нагрев-охлаждение участков профиля может устранить проблему еще в линии. При невозможности обеспечить приемлемую прямолинейность изделия используют термический отжиг готовых профилей, для чего прямолинейные отрезки профилей плотно упаковывают в шпули или другую тару с плохой теплопроводностью и погружают в горячую воду (65-75 0 С) на 30-60 мин, после чего медленно охлаждают. Возможен также отжиг в воздушной печи в течение 2-3 ч. При отжиге необходимо обеспечить относительно свободное перемещение профилей по длине и по возможности ограничить поперечное перемещение. Основная трудность в проведении термообработки - найти подходящую по длине ванну или печь.

Литература: «Экструзия профильных изделий из термопластов», издательство Профессия, 2005